機(jī)電傳動(dòng)與控制 課后習(xí)題答

2.3試列出以下幾種情況下（見題2.3圖）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，并說明系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是加速，減速，還是勻速？（圖中箭頭方向表示轉(zhuǎn)矩的實(shí)際作用方向）

TM–TL=Td答案：勻速減速減速加速減速勻速第二章12.4多軸拖動(dòng)系統(tǒng)為什么要折算成單軸拖動(dòng)系統(tǒng)？轉(zhuǎn)矩折算為什么依據(jù)折算前后功率不變的原則？轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算為什么依據(jù)折算前后動(dòng)能不變的原則？因?yàn)樵S多生產(chǎn)機(jī)械要求低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，而電動(dòng)機(jī)一般具有較高的額定轉(zhuǎn)速。這樣，電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間就得裝設(shè)減速機(jī)構(gòu)，如減速齒輪箱或蝸輪蝸桿，皮帶等減速裝置。所以為了列出系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程，必須先將各轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或直線運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量這算到一根軸上。轉(zhuǎn)矩折算前后功率不變的原則是P=Tω,p不變。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算前后動(dòng)能不變?cè)瓌t是能量守恒E=0.5Jω2第二章2第二章2.7折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/NL=15J=JM+J1/j2+JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2

3第二章2.10反抗靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與位能靜態(tài)轉(zhuǎn)矩有何區(qū)別，各有什么特點(diǎn)？反抗轉(zhuǎn)矩的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,方向發(fā)生改變時(shí),負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也會(huì)隨著改變,因而他總是阻礙運(yùn)動(dòng)的.位能轉(zhuǎn)矩的作用方向恒定,與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，它在某方向阻礙運(yùn)動(dòng)，而在相反方向便促使運(yùn)動(dòng)。42.11在題2.11圖中，曲線1和2分別為電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？哪些不是？答案：只有d圖不是穩(wěn)定平衡點(diǎn)，其余均為穩(wěn)定平衡點(diǎn)

第二章53.1為什么直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成？答：因?yàn)橐乐闺姕u流對(duì)電能的損耗。3.2并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)可以自勵(lì)，反轉(zhuǎn)時(shí)能否自勵(lì)？答：不能,因?yàn)榉崔D(zhuǎn)起始勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向與剩與磁場(chǎng)方向相反,這樣磁場(chǎng)被消除,所以不能自勵(lì).

第三章63.3一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時(shí)，能否改變其運(yùn)行其運(yùn)行狀態(tài)下電樞電流的大?。繛槭裁?？這個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)中哪些量要發(fā)生變化？答：當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時(shí),電樞電流大小不變.因?yàn)門L=常數(shù)，TM不變，由T=KtφIa知Ia不變。由：知，當(dāng)U和Rad變化時(shí)第三章轉(zhuǎn)速n與電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E都發(fā)生改變73.4一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電樞反電勢(shì)E=E1，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵(lì)磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢(shì)將如何變化?是大于，小于還是等于E1？答：由T=KtφIa知，φ減弱,T是常數(shù),Ia增大.根據(jù)EN=UN-IaRa,所以EN減小,小于E1第三章83.5一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，其部分銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,ηN=89.5%，試求：①該發(fā)電機(jī)的額定電流；②電流保持為額定值而電壓下降為100V時(shí)，原動(dòng)機(jī)的輸出功率（設(shè)此時(shí)η=ηN）

PN=UNIN180KW=230ININ=782.6AP=100IN/ηN

P=87.4KW第三章93.6已知某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5KW,UN=220V,nN=1500r/min,ηN=88.5%,試求該電機(jī)的額定電流和轉(zhuǎn)矩。PN=UNINηN

7500W=220V*IN*0.885IN=38.5ATN=9.55PN/nN=47.75Nm第三章103.7一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)：PN=15KW,UN=220V,IN=63.5A,nN=2850r/min,Ra=0.25Ω，其空載特性為：U0/V115184230253265If/A0.4420.8021.21.6862.10今需在額定電流下得到150V和220V的端電壓，問其勵(lì)磁電流分別應(yīng)為多少？由其空載特性曲線知：當(dāng)U=150V時(shí)If=0.71A當(dāng)U=220V時(shí)If=1.08A第三章11一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5KW,UN=110V,IN=62A,nN=1000r/min,試?yán)L出它的固有機(jī)械特性曲線。

Ra=(0.50~0.75)(1-PN/UNIN)UN/IN=0.6(1-5500/110*62)*110/62=0.206Ωn0=nNUN/(UN-INRa)=1131r/minTN=9.55*5500/1000=52.525Nm第三章3.8Tn531131100012n0=UNnN/(UN-INRa)TN=9.55PN/nN

=110*1500/(110-61*0.2)=9.55*5500/1500=1687r/min=35Nm第三章3-9Tn351687150013第三章3-1014第三章3-10T

n

15第三章3-11、123.11為什么直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大？

電動(dòng)機(jī)在未啟動(dòng)前n=0,E=0,而Ra很小,所以將電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時(shí),啟動(dòng)電流將很大.Ist=UN/Ra

3.12他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)過程中有哪些要求？如何實(shí)現(xiàn)？

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)過程中的要求是1啟動(dòng)電流不要過大,2不要有過大的轉(zhuǎn)矩.可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)一是降壓啟動(dòng).二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動(dòng).16第三章3-13啟動(dòng)時(shí)，=0，當(dāng)TL=0，

n會(huì)很大，發(fā)生“飛車”

當(dāng)TL=TN，

電流迅速增大，燒毀電動(dòng)機(jī)，即發(fā)生“悶車”TN

當(dāng)工作時(shí)，斷開勵(lì)磁回路，反電動(dòng)勢(shì)很小，電樞電壓仍為額定值，電流會(huì)很大，燒毀電動(dòng)機(jī)。T

17第三章3-14直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)能否空載運(yùn)行?為什么？

串勵(lì)電動(dòng)機(jī)決不能空載運(yùn)行,因?yàn)檫@時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速極高,所產(chǎn)生的離心力足以將繞組元件甩到槽外。

18第三章3-15一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,ηN=0.8,Ra=0.4Ω,Rf=82.7Ω。試求：①額定電樞電流IN;②額定勵(lì)磁電流IfN;③勵(lì)磁功率Pf;④額定轉(zhuǎn)矩TN;⑤額定電流時(shí)的反電勢(shì)

⑥直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流；⑦如果要是啟動(dòng)電流不超過額定電流的2倍，求啟動(dòng)電阻為多少歐？此時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩又為多少？

①PN=UNINηN

2200=110*IN*0.8IN=25A

②Uf=RfIfNIfN=110/82.7=1.33A

③Pf=UfIfN=146.3W

④額定轉(zhuǎn)矩TN=9.55PN/nN=14Nm

19第三章3-15⑤額定電流時(shí)的反電勢(shì)EN=UN-INRa=110V-0.4*25=100V

⑥直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流Ist=UN/Ra=110/0.4=275A

⑦啟動(dòng)電阻2IN>UN/(Ra+Rst)Rst>1.68Ω

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Keφ=(UN-INRa)/nN=0.066

Ia=UN/(Ra+Rst)=52.9A

T=KtφIa=9.55*0.066*52.9=33.34Nm20第三章3-16直流電動(dòng)機(jī)用電樞電路串電阻的辦法啟動(dòng)時(shí)，為什么要逐漸切除啟動(dòng)電阻？如切出太快，會(huì)帶來什么后果？

如果啟動(dòng)電阻一下全部切除,,在切除瞬間,由于機(jī)械慣性的作用使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變,在此瞬間轉(zhuǎn)速維持不變,機(jī)械特性會(huì)轉(zhuǎn)到其他特性曲線上,此時(shí)沖擊電流會(huì)很大,所以采用逐漸切除啟動(dòng)電阻的方法.如切除太快,會(huì)有可能燒毀電機(jī).21第三章3-17轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（調(diào)速）與固有的速度變化在概念上有什么區(qū)別？

速度變化是在某機(jī)械特性下,由于負(fù)載改變而引起的,而速度調(diào)節(jié)則是某一特定的負(fù)載下,靠人為改變機(jī)械特性而得到的

22第三章3-18

第一改變電樞電路外串接電阻Rad

特點(diǎn)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，串接不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性較軟，電阻越大則特性與如軟，穩(wěn)定型越低，載空或輕載時(shí)，調(diào)速范圍不大，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速困難，在調(diào)速電阻上消耗大量電量。

第二改變電動(dòng)機(jī)電樞供電電壓

特點(diǎn)當(dāng)電壓連續(xù)變化時(shí)轉(zhuǎn)速可以平滑無級(jí)調(diào)速，一般只能自在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)，調(diào)速特性與固有特性相互平行，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大，調(diào)速時(shí)因電樞電流與電壓無關(guān)，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適應(yīng)于對(duì)恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載?？梢钥空{(diào)節(jié)電樞電壓來啟動(dòng)電機(jī)，不用其它啟動(dòng)設(shè)備，

第三改變電動(dòng)機(jī)主磁通

特點(diǎn)可以平滑無級(jí)調(diào)速，但只能弱詞調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)，調(diào)速特性較軟，且受電動(dòng)機(jī)換向條件等的限制，調(diào)速范圍不大，調(diào)速時(shí)維持電樞電壓和電流步變，屬恒功率調(diào)速。23第三章3-19直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在？

電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)狀態(tài)特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同.制動(dòng)狀態(tài)特點(diǎn)使電動(dòng)機(jī)所發(fā)的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相反24第三章3-20

1反饋制動(dòng)

機(jī)械特性表達(dá)式:n=U/Keφ-(Ra+Rad)T/keKtφ2，T為負(fù)值,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),反饋制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性是第一象限電動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性第二象限內(nèi)的延伸.

反饋制動(dòng)狀態(tài)下附加電阻越大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高.為使重物降速度不至于過高,串接的附加電阻不宜過大.但即使不串任何電阻,重物下放過程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速仍過高.如果放下的件較重.則采用這種制動(dòng)方式運(yùn)行不太安全.

2反接制動(dòng)

電源反接制動(dòng)一般應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)械要求迅速減速停車和向的場(chǎng)合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上

倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線實(shí)際上是第一象限電動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性區(qū)現(xiàn)在第四象限中的延伸,若電動(dòng)反向轉(zhuǎn)在電動(dòng)狀態(tài),則倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲就是第三象限中電動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線在第二象限

延伸.它可以積低的下降速度,保證生產(chǎn)的安全,缺點(diǎn)是若轉(zhuǎn)矩大小估計(jì)不準(zhǔn),則本應(yīng)下降的重物可能向上升,機(jī)械特硬度小,速度穩(wěn)定性差.25第三章3-203能耗制動(dòng)

機(jī)械特性曲線是通過原點(diǎn),且位于第二象限和第四象限的一條直線,優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)出現(xiàn)像倒拉制動(dòng)那樣因?yàn)閷?duì)TL的大小估計(jì)錯(cuò)誤而引起重物上升的事故.運(yùn)動(dòng)速度也較反接制動(dòng)時(shí)穩(wěn)定.26第三章3-21一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物勻速上升時(shí)將電樞電源突然反接，試?yán)脵C(jī)械特性從機(jī)電過程上說明：①從反接開始到系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了幾種運(yùn)行狀態(tài)？最后在什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？②各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機(jī)電過程怎樣？

27第三章3-21①從反接開始到系統(tǒng)到達(dá)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間,電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了電動(dòng)機(jī)正向電動(dòng)狀態(tài),反接制動(dòng)狀態(tài),反向電動(dòng)狀態(tài),穩(wěn)定平衡狀態(tài).

②電動(dòng)機(jī)正向電動(dòng)狀態(tài)由a到b特性曲線轉(zhuǎn)變;反接制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)速逐漸降低,到達(dá)c時(shí)速度為零,反向電動(dòng)狀態(tài)由c到f速度逐漸增加.穩(wěn)定平衡狀態(tài),反向到達(dá)f穩(wěn)定平衡點(diǎn),轉(zhuǎn)速不再變化.28第二章2.6為什么機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中低速軸的GD2比高速軸的GD2大得多?因?yàn)镻=Tω

，T=G?D2/375P=ωG?D2/375,P不變轉(zhuǎn)速越小GD2越大，轉(zhuǎn)速越大GD2

越小。29第5章5.1有一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。

n0=60f/pS=(n0-n)/n0

=60*50/20.02=(1500-n)/1500=1500r/minn=1470r/min

電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速1500r/min.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470r/min,轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1HZ30第5章5.2將三相異步電動(dòng)機(jī)接三相電源的三根引線中的兩根對(duì)調(diào)，此電動(dòng)機(jī)是否會(huì)反轉(zhuǎn)？為什么？如果將定子繞組接至電源的三相導(dǎo)線中的任意兩根線對(duì)調(diào),例如將B,C兩根線對(duì)調(diào),即使B相遇C相繞組中電流的相位對(duì)調(diào),此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流導(dǎo)前于C相繞組的電流2π/3因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),與未對(duì)調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反.31第5章5.3有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其nN=1470r/min,電源頻率為50HZ。設(shè)在額定負(fù)載下運(yùn)行，試求：定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速；1500r/min定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；30r/min轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；30r/min轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速；1500r/min轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。0r/min32第5章5.4當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會(huì)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？因?yàn)樨?fù)載增加n減小,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)轉(zhuǎn)速(n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加,轉(zhuǎn)子電流增加,定子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.33第5章5.7三相異步電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)如何變化？對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響？電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)迅速增加,如果時(shí)間稍長電機(jī)有可能會(huì)燒毀.34第5章5.8三相異步電動(dòng)機(jī)斷了一根電源線后，為什么不能啟動(dòng)？而在運(yùn)行時(shí)斷了一線，為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)？這兩種情況對(duì)電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生什么影響？三相異步電動(dòng)機(jī)斷了一根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動(dòng)，而在運(yùn)行時(shí)斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩，這兩種情況都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流增加。35第5章5.9三相異步電動(dòng)機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是否相同？啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否相同？三相異步電動(dòng)機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩都相同。Tst=KR2u2/(R22+X220)I=4.44f1N2/R與U，R2，X20有關(guān)36第5章5.10三相異步電動(dòng)機(jī)為什么不運(yùn)行在Tmax或接近Tmax的情況下?

根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性在Tmax或接近Tmax的情況下運(yùn)行是非常不穩(wěn)定的，有可能造成電動(dòng)機(jī)的停轉(zhuǎn)。37

作業(yè)降低的瞬間：n不變，T減小，電流

減小

過渡過程：n減小，T增大，I增大

達(dá)到新的平衡點(diǎn)時(shí)：（與原平衡點(diǎn)比較）n減小，T不變，I增大5.5三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一定的負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓降低了，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？38

作業(yè)

5.6有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。

試求：①線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)如何接法？②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；③額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是多少？39第5章線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法.TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2Tst=2*29.8=59.6NmTmax/TN=2.0Tmax=59.6NmIst/IN=6.5Ist=46.8A

一般nN=(0.94~0.98)n0n0=nN/0.96=1000r/minSN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3

40第5章5.11有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下

1)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250N·m時(shí)，試問在U=UN和U`=0.8UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)？

TN=9.55PN/nN=9.55*40000/1470=260Nm

Tst/TN=1.2Tst=312Nm312Nm>250Nm所以U=UN時(shí)電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)。41第5章5.1142第5章43第5章44第5章5.15什么叫恒功率調(diào)速？什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？恒功率調(diào)速是人為機(jī)械特性改變的條件下，功率不變。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是人為機(jī)械特性改變的條件下轉(zhuǎn)矩不變。45第5章5.15

異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？1）調(diào)壓調(diào)速這種辦法能夠無級(jí)調(diào)速，但調(diào)速范圍不大轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速這種方法簡單可靠，但它是有機(jī)調(diào)速，隨著轉(zhuǎn)速降低特性變軟，轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時(shí)損耗大。2）改變極對(duì)數(shù)調(diào)速這種方法可以獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價(jià)格稍高，只能有機(jī)調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高，且調(diào)速時(shí)所需附加設(shè)備少。3）變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，是一種很好的調(diào)速方法。46第5章5.12雙鼠籠式、深槽式異步電動(dòng)機(jī)為什么可以改善啟動(dòng)性能？高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)又是如何改善啟動(dòng)性能的？因?yàn)殡p鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩個(gè)鼠籠繞組，外層繞組的電阻系數(shù)大于內(nèi)層繞組系數(shù)，在啟動(dòng)時(shí)S=1，f2=f，轉(zhuǎn)子內(nèi)外兩層繞組的電抗都大大超過他們的電阻，因此，這時(shí)轉(zhuǎn)子電流主要決定于轉(zhuǎn)子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內(nèi)層繞組的漏電抗，因此外籠產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，內(nèi)層的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，啟動(dòng)時(shí)起主要作用的是外籠。深槽式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能得以改善的原理。是基于電流的集膚效應(yīng)。處于深溝槽中得導(dǎo)體，可以認(rèn)為是沿其高度分成很多層。各層所交鏈漏磁通的數(shù)量不同，底層一層最多而頂上一層最少，因此，與漏磁通相應(yīng)的漏磁抗，也是底層最大而上面最小，所以相當(dāng)于導(dǎo)體有效接面積減小，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加。高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻增大，即可以限制啟動(dòng)電流，又可以增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的電阻率高，使轉(zhuǎn)子繞組電阻加大。47第5章5.13線繞式異步電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí)，所串電阻愈大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否也愈大？線繞式異步電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí)，所串電阻愈大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩愈大5.14為什么線繞式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流減小而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而增大？

Tst=KR2U2/（R22+X220）當(dāng)轉(zhuǎn)子的電阻適當(dāng)增加時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)增加。48第5章5.17異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？假設(shè)將一個(gè)線圈組集中起來用一個(gè)線圈表示，但繞組雙速電動(dòng)機(jī)的定子每組繞組由兩各項(xiàng)等閑圈的半繞組組成。半繞組串聯(lián)電流相同，當(dāng)兩個(gè)半繞組并聯(lián)時(shí)電流相反。他們分別代表兩中極對(duì)數(shù)?？梢姼淖儤O對(duì)數(shù)的關(guān)鍵在于使每相定子繞組中一般繞組內(nèi)的電流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實(shí)現(xiàn)。49第5章5.18異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種制動(dòng)狀態(tài)？各有何特點(diǎn)？1）反饋制動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速,即n1.>n0時(shí)一部電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài).這時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向..2）反接制動(dòng)電源反接改變電動(dòng)機(jī)的三相電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),這種方法容易造成反轉(zhuǎn)..倒拉制動(dòng)出現(xiàn)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)候,例如起重機(jī)放下重物時(shí),機(jī)械特性曲線如下圖,特性曲線由a到b,在降速最后電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)竭_(dá)d時(shí),T=TL系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。50第5章5.18異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種制動(dòng)狀態(tài)？各有何特點(diǎn)？3）能耗制動(dòng)首先將三項(xiàng)交流電源斷開,接著立即將一個(gè)低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部建立了一個(gè)固定的磁場(chǎng),由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流,該電流域恒定磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,此時(shí)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)儲(chǔ)存的機(jī)械能被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中.

51第5章5.19試說明鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)突然增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的降速過程。

N0=60f/pp增加定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速降低,定子的轉(zhuǎn)速特隨之降低.52第5章5.20試說明異步電動(dòng)機(jī)定子相序突然改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的降速過程。異步電動(dòng)機(jī)定子相序突然改變,就改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向,電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機(jī)械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不能突變,系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)a只能平移到曲線2的b點(diǎn),電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),則轉(zhuǎn)子將在電瓷轉(zhuǎn)矩和服在轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速,在從點(diǎn)b到點(diǎn)c的整個(gè)第二相限內(nèi),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反53第5章5.21如圖5.51所示：為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？定子上有兩個(gè)繞組AX,BY,一個(gè)是啟動(dòng)繞組,另一個(gè)是運(yùn)行繞組,BY上串有電容.他們都鑲嵌在定子鐵心中,兩個(gè)繞組的軸線在空間上垂直,繞組BY電路中串接有電容C,當(dāng)選擇合適的參數(shù)使該繞組中的電流iA在相位上超前或滯后iB,從而改變QB的接通方向即可改變單相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向54第5章5.22單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)是否可以用調(diào)換電源的兩根線端來使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)？為什么？不能,因?yàn)楸仨氄{(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實(shí)現(xiàn),即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。55第5章5.23同步電動(dòng)機(jī)的工作原理與異步電機(jī)的有何不同？異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵(lì)磁,它所需要的全部磁動(dòng)勢(shì)均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動(dòng)機(jī)必須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所需要的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動(dòng)機(jī)所需要的磁動(dòng)勢(shì)由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流電源的電壓一定時(shí)總的磁通不變,在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)一個(gè)大小和極性固定,極對(duì)數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同的直流勵(lì)磁磁場(chǎng),這兩個(gè)磁場(chǎng)的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拖動(dòng)著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動(dòng).56第5章5.24一般情況下，同步電動(dòng)機(jī)為什么要采用異步啟動(dòng)法？因?yàn)檗D(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),加以直流勵(lì)磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),并以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),兩者相吸,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),但由于轉(zhuǎn)子的慣性,它還沒有來得及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)又到了極性相反的方向,兩者又相斥,所以平均轉(zhuǎn)矩為零,不能啟動(dòng).57第5章5.25為什么可以利用同步電動(dòng)機(jī)來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？當(dāng)直流勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁電流時(shí),電流勵(lì)磁過剩,在交流方面不僅無需電源供電,而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出電感性電流與電感性無功功率,正好補(bǔ)償了電網(wǎng)附近電感性負(fù)載,的需要，使整個(gè)電網(wǎng)的功率因數(shù)提高.58第6章6.1有一臺(tái)交流伺服電動(dòng)機(jī)，若加上額定電壓，電源頻率為50Hz,極對(duì)數(shù)P=1，試問它的理想空在轉(zhuǎn)速是多少？n0=60*f/p=60*50/1=3000r/min理想空在轉(zhuǎn)速是3000r/min59第6章6.2何謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？交流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)怎樣克服這一現(xiàn)象，使其當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí)能迅速停止？自轉(zhuǎn)是伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)控制電壓取消,轉(zhuǎn)子利用剩磁電壓單相供電,轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng).

克服這一現(xiàn)象方法是把伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻設(shè)計(jì)的很大,使電動(dòng)機(jī)在失去控制信號(hào),即成單相運(yùn)行時(shí),正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>1的地方.當(dāng)速度n為正時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩T為負(fù),當(dāng)n為負(fù)時(shí),T為正,即去掉控制電壓后,單相供電似的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反,所以是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩.可使轉(zhuǎn)子迅速停止不會(huì)存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象60第6章6.3有一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)，電樞控制電壓和勵(lì)磁電壓均保持不變，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的控制電流、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速如何變化？TN

T

61第6章6.4有一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電樞控制電壓Uc=110V時(shí),電樞電流Ia1=0.05A，轉(zhuǎn)速n1=3000r/min;加負(fù)載后，電樞電流Ia2=1A,轉(zhuǎn)速n2=1500r/min。試做出其機(jī)械特性n=f(T)。0.05A1A1500300062第6章6.5若直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓一定，當(dāng)電樞控制電壓Uc=100V時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速n0=3000r/min;當(dāng)Uc=50V時(shí)，n0等于多少？電壓與理想空載轉(zhuǎn)速成正比,當(dāng)Uc=50V時(shí),n0等于1500r/min63第6章6.18一臺(tái)直線異步電動(dòng)機(jī)，已知電源頻率為50Hz，極矩τ為10cm，額定運(yùn)行時(shí)的滑差率為0.05，試其額定速度。額定速度是V=(1-S)2fτ=(1-0.05)*2*50*0.1=9.5m/s64第6章6.19直線電動(dòng)機(jī)較之旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):1)直線電動(dòng)機(jī)無需中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu),因而使整個(gè)機(jī)構(gòu)得到簡化,提高了精度,減少了振動(dòng)和噪聲.2)反應(yīng)快速.3)散熱良好,額定值高,電流密度可取大值,對(duì)啟動(dòng)的限制小.4裝配靈活,往往可將電動(dòng)機(jī)的定子和動(dòng)子分別于其他機(jī)體合成一體.缺點(diǎn):存在著效率和功率因數(shù)低,電源功率大及低速性能差等.65第8章8.1晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于什么？晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是什么？阻斷后它所承受的電壓決定于什么？晶閘管的導(dǎo)通條件是:(1)晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓。（2）晶閘管的陽極和控制極通時(shí)加正相電壓

導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于(電壓不變時(shí))限流電阻(使用時(shí)由負(fù)載)決定.

晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是當(dāng)減少陽極電壓或增加負(fù)載電阻